珠峰進入登頂測量階段 北斗等自研設備擔綱

快訊 | 2020-05-15 13:27:00
時間:2020-05-15 13:27:00   /   來源: 人民網-人民日報海外版      /   點擊數:()

從加吾拉山口眺望珠穆朗瑪峰。

新華社記者 黃豁攝

在人類首次從北坡成功登頂珠峰60周年、中國首次精確測定并公布珠峰高程45周年之際,2020珠峰高程測量于近日啟程。目前,測量任務已進入登頂測量階段。

珠峰是國際測量技術的競技場。在測量世界最高峰“身高”的艱苦探索中,科技的力量總是與人類的腳步同行。在先進測繪技術、通信技術等“隊友”的撐腰下,珠峰測量正在變得更加精確和順利。

首次應用北斗系統

此次珠峰高程測量首次運用了我國自主建設、獨立運行的全球衛星導航系統——北斗衛星導航系統提供的數據。這也是北斗衛星繼在抗疫中顯露威力之后,再度發揮重要作用。

自然資源部第一大地測量隊(國測一大隊)隊長、2020珠峰高程測量現場總指揮李國鵬說,全球導航衛星系統(GNSS)衛星測量是此次測高中的重要一環。在珠峰峰頂,GNSS接收機能通過衛星獲取平面位置、峰頂雪面大地高等信息,并將大地高程換算成海拔高程。

2005年我國對珠峰高程進行測量時,GNSS衛星測量主要依賴美國的GPS系統。而此次測量,將同時參考中國北斗、美國GPS、歐洲伽利略、俄羅斯格洛納斯四大全球導航衛星系統,并且以北斗的數據為主。登頂測量時,頂峰的GNSS接收機將依托北斗系統和珠峰地區以及外圍的GNSS監測網聯機同步觀測,還可監測相關地區的地殼運動。

“能在世界最高峰的高程測量中應用北斗系統,這是我們中國測繪人的驕傲。”李國鵬說。

作為全球四大衛星導航系統之一,北斗系統是我國重要的空間基礎設施,可為全球用戶提供高精度定位、導航和授時服務。2018年底,北斗三號基本系統建成,開始提供全球服務。今年是北斗全球組網的收官之年:3月,第54顆北斗導航衛星成功發射并進入工作軌道。根據計劃,5月我國將組織最后一次北斗三號衛星發射,從而全面建成北斗三號全球系統。

在此次新冠肺炎疫情防控中,北斗衛星導航系統也發揮了重要作用。在武漢火神山、雷神山醫院建設過程中,北斗的高精度測量為“中國速度”提供了支持;利用北斗提供的精確位置和時間信息,讓人事物的溯源尋根和動態管控成為可能。

航空重力測量亮相

珠峰高程測量是多種技術手段的綜合應用過程。除了GNSS衛星測量、雪深雷達測量外,還會采用精密水準測量、光電測距、重力測量、天文測量、衛星遙感、似大地水準面精化等多種傳統和現代測量技術。最終公布的海拔高度,也是對多種數據進行綜合處理的結果。

值得一提的是,此次測量將運用航空重力測量技術,以提升測量精度。這也是我國首次在珠峰區域開展航空重力和遙感綜合調查,將填補相應數據資料的空白。

重力測量即測量地球表面的重力加速度值,是精確獲取高程測量成果的要素之一。通過航空重力測量數據,能夠解算出更高精度的大地水準面(即海拔高程系統的起算面),可以將珠峰地區大地水準面精度從米級提高到厘米級,從而讓珠峰的“身高”更精確。

據了解,此次航空重力測量將一系列復雜的測量系統裝在飛機上,包括兩套自主研發的國產航空重力儀、兩套進口重力儀、一套ADS100航空攝像機和一套激光雷達測量儀。除了重力測量外,航空遙感數據能夠獲得大范圍、高精度的珠峰及周邊區域三維地形測量結果,如同拍攝一張上億像素的珠峰全景高清大圖。

登頂測量確保準確

專業測繪隊員的“腳步”+現代測量技術的“神器”——珠峰高程測量需要合力。如今,珠峰高程測量已實現了由傳統大地測量技術到綜合現代大地測量技術的轉變。專業測繪人員登頂,可使測量數據更可靠、更具說服力。

據專家介紹,早期進行的珠峰測繪大多無人登頂。傳統的交會和三角高程測量在這種情況下有可能出現偏差。1975年,中國登山隊登頂珠峰,登山隊員首次將覘標(設置在三角點或精密導線點上供觀測用的標架)帶上了珠峰頂峰。測繪人員從珠峰附近選擇了9個測站點,對準覘標觀測水平角和垂直角,確定珠峰的水平位置和各測站至珠峰的水平距離。根據三角高程測量原理,推算出珠峰高程為8848.13米。

目前的技術手段還無法確保無人機或機器人在峰頂作業。GNSS接收機、雪深雷達、氣象測量和覘標等儀器都需要人攜帶至頂峰,以準確地獲得數據。李國鵬說,珠峰峰頂氣流不穩定、多大風、氣溫低,測量型無人機目前尚無法在峰頂飛行,也尚無機器人頂峰作業經歷。不過,這在以后可能會成為一種趨勢。

或許在不久的將來,無人機、機器人將代替人類,獨自踏上珠峰測高之旅。

國產設備擔當重任

此次珠峰測量任務中,國產設備擔當重任,其可靠性和精度相較于15年前的測量有了質的提高。

在極端環境下進行高度測量,對各類裝備的技術含量提出了很高的要求,很多裝備都需進行特別改裝研制。尤其是在峰頂使用的裝備,必須能在低溫、低壓、低氧環境下使用。為此,多家國內生產廠商與國測一大隊共同研制了多類特殊測量設備。

雪地雷達就是其中之一,這一設備能夠根據不同物質對于頻率的不同反應,完成珠峰峰頂雪深和巖石高度的測量工作。和普通的地質雷達不同,雪地雷達能夠在低溫、低能耗的惡劣環境下完成工作。

2005年,我國首先測得珠峰頂峰的巖面高程和雪深數據,當時使用的雪深雷達是意大利設備。當雪深雷達運到大本營之后,突然出現故障,無法正常使用。工作人員不得不緊急聯系意大利廠商,請其帶著新儀器火速飛往中國。

與15年前相比,此次珠峰測高對雪深雷達提出了更高的技術標準,要求同時獲取位置信息和雪深數據,兼具衛星大地測量和雷達系統的功能,同時必須輕便、易攜。在多家國外企業無法研發的情況下,一家國內廠商研發生產成功。此次登頂并再次分別測量頂峰雪深和巖面高程數據后,將為研究珠峰地區地質和氣候變化提供更為精細的數據支撐。

此外,“出征”測高任務的天頂儀、重力儀、峰頂覘標、用于三角交會測量的超長距離測距儀等設備均為國產儀器。我國最新的測繪基準體系建設成果也將應用于此次測量。李國鵬說,我國的測繪技術在國際上是一流的,能夠確保此次珠峰高程測量順利進行。

5G信號覆蓋峰頂

日前,在珠峰海拔6500米前進營地,中國移動全球海拔最高的5G基站正式投入使用。5G信號對珠峰北坡登山線路及峰頂實現了覆蓋,首次登頂世界最高峰。

經在珠峰大本營的現場實測,5G100兆赫獨立組網模式的下行峰值突破每秒1.6G,上行速率最高可達每秒215M,可有效滿足珠峰上4K和VR高清直播要求。如今,已有數百萬網友通過5G直播實時看白雪、觀星辰,欣賞珠穆朗瑪峰的壯美與險峻。

據了解,經過1個多月、百余名工程師的攻堅克難,在海拔5200米的珠峰大本營、5800米的過渡營地以及6500米的前進營地3個關鍵區域內,已經實現了5G信號的全覆蓋。其中,5300米處的基站為全球海拔最高的常態化5G基站,主要保障珠峰大本營區域的信號。待5G開通商用后,登山者、游客和當地居民可在大本營區域使用5G服務。海拔5800米和6500米處的基站為臨時基站,主要保障攀登路線至峰頂的信號,2020珠峰高程測量結束后將拆除。

此次5G基站的建設突破了多項技術和建設難點。為了實現5G信號與復雜高山高寒場景的匹配,中國移動選擇華為提供整體解決方案及主要設備。在海拔6500米的5G基站,由于距離珠峰峰頂存在2000多米落差,為了有效覆蓋峰頂,基站全部選用了華為極簡基站產品,可通過波束賦形技術提高在垂直維度的覆蓋范圍。

除了5G信號外,中國移動還與華為、準達在3個營地部署了千兆光纖網絡,供測繪、登山和技術保障等人員使用。中國移動相關人員表示,5G覆蓋珠峰峰頂及雙千兆珠峰全面覆蓋,實現了歷史性突破,這一耗資突破千萬量級的浩大工程,將為登山、科考、測繪、環保工作者在高峰上的用網速度和體驗保駕護航。(劉峣)

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